生体内亜鉛イオンの動態解明を目指した合成小分子プローブの開発、応用

本研究において新規波長変化型Zn^<2+>蛍光プローブZnIC(Zn^<2+> sensor based on iminocoumarin)を新たに開発した。ZnICにZn^<2+>を添加したところ、蛍光波長が長波長側にシフトした。励起波長は500nmを超えており、水中での量子収率はZn^<2+>配位前後で、0.80、0.76と非常に高い値を示した。この結果より、ZnICは水中で強い蛍光を持ち、かっ長波長励起が可能な波長変化型Zn^<2+>蛍光プローブとして機能することが明らかとなった。ZnICの他の金属イオンに対する選択性は非常に高く、生体内で遊離の状態で大量に存在するNa^+、K^+、Ca^<2+>、Mg^<2+>に対して全く影響を受けなかった。続いてZnICを生細胞内レシオイメージングに応用した。まずZnICを培養細胞に応用した。プローブを細胞内に局在させた後、2種類の蛍光画像(565-605nm、510-550nm)を取得することでレシオイメージングを行った。Zn^<2+>のイオノフォアとキレーターを用いて細胞内のZn^<2+>濃度を変化させると、2つの波長のレシオ値もそれに伴い変化した。すなわち細胞内Zn^<2+>の濃度変化をレシオイメージングによって検出可能であることが示された。続いて海馬スライスに応用した。スライス染色後のレシオイメージングによって、Zn^<2+>は歯状回とCA3の他に、CA1でも検出されていることがわかった。さらにZn^<2+>キレーターを加えたところ、レシオ値の減少が観測されたので、ZnICは脳内のZn^<2+>を検出していることが確認された。海馬に存在するZn^<2+>のレシオイメージングに成功したのは今回が初めてである。以上の結果から、ZnICが生体に応用可能であることが示され、本プローブがZn^<2+>の動態を解明する非常に有力な手段になるだけでなく、イミノクマリンの蛍光プローブの母核としての有用性が示された。

本研究において新規波長変化型Zn^<2+>蛍光プローブZnIC(Zn^<2+> sensor based on iminocoumarin)を新たに開発した。ZnICにZn^<2+>を添加したところ、蛍光波長が長波長側にシフトした。励起波長は500nmを超えており、水中での量子収率はZn^<2+>配位前後で、0.80、0.76と非常に高い値を示した。この結果より、ZnICは水中で強い蛍光を持ち、かっ長波長励起が可能な波長変化型Zn^<2+>蛍光プローブとして機能することが明らかとなった。ZnICの他の金属イオンに対する選択性は非常に高く、生体内で遊離の状態で大量に存在するNa^+、K^+、Ca^<2+>、Mg^<2+>に対して全く影響を受けなかった。続いてZnICを生細胞内レシオイメージングに応用した。まずZnICを培養細胞に応用した。プローブを細胞内に局在させた後、2種類の蛍光画像(565-605nm、510-550nm)を取得することでレシオイメージングを行った。Zn^<2+>のイオノフォアとキレーターを用いて細胞内のZn^<2+>濃度を変化させると、2つの波長のレシオ値もそれに伴い変化した。すなわち細胞内Zn^<2+>の濃度変化をレシオイメージングによって検出可能であることが示された。続いて海馬スライスに応用した。スライス染色後のレシオイメージングによって、Zn^<2+>は歯状回とCA3の他に、CA1でも検出されていることがわかった。さらにZn^<2+>キレーターを加えたところ、レシオ値の減少が観測されたので、ZnICは脳内のZn^<2+>を検出していることが確認された。海馬に存在するZn^<2+>のレシオイメージングに成功したのは今回が初めてである。以上の結果から、ZnICが生体に応用可能であることが示され、本プローブがZn^<2+>の動態を解明する非常に有力な手段になるだけでなく、イミノクマリンの蛍光プローブの母核としての有用性が示された。